低速全封闭式双永磁单相无刷同步发电的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种低速全封闭式双永磁单相无刷同步发电机，该发电机包括在机壳内围合而成的全封闭的密封腔体和在机壳外围合而成的外风路容纳腔体，转轴置于密封腔体内且其两端延伸出机壳的两端；密封腔体内安置有主发电机与补偿发电机的组合定子、永磁励磁机定子、永磁主发电机转子、补偿发电机转子、永磁励磁机电枢转子和内风扇；组合定子和永磁励磁机定子的定子冲片外圆均向内冲压多个第一通风孔槽后与内风扇形成内散热风路通道；每相邻两个第一通风孔槽之间形成定子绕线的定子隔片；外风路容纳腔体安置有旋转AVR、电压信号旋转传感器和外风扇。本发明特殊的定子冲片的通风孔槽及整机的合理内外风路设计，可实现发电机的全封闭化设计。
【专利说明】低速全封闭式双永磁单相无刷同步发电机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种发电机，尤其涉及一种低速全封闭式双永磁单相无刷同步发电机。
【背景技术】
[0002]为了提高移动电站的可靠性，在对可靠性要求特别高的场合，提出了移动电站低速化来提高移动电站的可靠性要求。但电励磁无刷同步发电机在小容量的低速移动电站中，其转子的发热比较严重、且热量不易散发出去，转子温升很难过关。如果做成全封闭式发电机，其散热就更加困难。所以，国内外目前还未见有> 2P = 8的低速小容量(< 50KW)的全封闭电励磁无刷同步发电机。
[0003]采用稀土永磁的纯永磁无刷同步发电机，因转子发热很少，可实现低速小容量的全封闭无刷同步发电机。但因其电压不可调、不可控、受原动机转速大小和负载大小及性质的影响，发电机发电品质很差，满足不了供电品质的需要。所以，目前也无此类产品问世。
【发明内容】
[0004]针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种体积小、重量轻、温升低及电气性能指标优良的低速全封闭式双永磁单相无刷同步发电机。
[0005]为实现上述目的，本发明提供一种低速全封闭式双永磁单相无刷同步发电机，包括在机壳内围合而成的全封闭的密封腔体和在机壳外围合而成的外风路容纳腔体，所述转轴置于密封腔体内且其两端延伸出机壳的两端外；
所述密封腔体内安置有主发电机与补偿发电机的组合定子、永磁励磁机定子、永磁主发电机转子、补偿发电机转子、永磁励磁机电枢转子和内风扇，所述永磁主发电机转子、补偿发电机转子设置在组合定子的下端，所述永磁励磁机定子与永磁励磁机电枢转子连接；所述组合定子和永磁励磁机定子的定子冲片外圆均向内冲压多个第一通风孔槽后与内风扇形成内散热风路通道；每相邻两个第一通风孔槽之间形成定子绕线的定子隔片；
所述外风路容纳腔体安置有旋转AVR、电压信号旋转传感器和外风扇，且旋转AVR和电压信号旋转传感器均置于外风扇的下方；
所述永磁励磁机电枢转子依次通过旋转AVR和补偿发电机转子与永磁主发电机转子电连接。
[0006]其中，所述补偿发电机转子的转子冲片的外圆周分布有偶数个凸齿，且每相邻两个凸齿之间形成通风道。
[0007]其中，每个凸齿的顶端冲压有大于凸齿的底端的弧形状挡片，且挡片的边缘处均匀冲压有多个第二通风孔槽。
[0008]其中，该机壳的密封腔体由依次相连的机座、前端盖、转轴和后端盖围合而成。
[0009]其中，所述转子冲片上沿着转轴的轴心的外围上均匀设有多个散热通孔。
[0010]其中，每个定子隔片的两侧成内凹结构分布。
[0011]其中，所述永磁主发电机转子由一片转子片一体成型而成，该转子片中心设有转轴的轴心，且该转子上设有偶数个磁极孔，且每个磁极孔上均嵌设有磁钢，且相邻两个磁钢的极性相反。
[0012]其中，该发电机还包括外风扇罩,所述外风扇罩与机壳固定连接后围合成该外风路容纳腔体。
[0013]其中，所述前端盖和后端盖均由钢铁材料制成，所述机座由铝质材料制成，所述永磁主发电机转子由150°C的钕铁硼制成，所述永磁励磁机定子由120°C的钕铁硼制成。
[0014]本发明的有益效果是:与现有技术相比，本发明提供的低速全封闭式双永磁单相无刷同步发电机，将发电机设计成外风路容纳腔体和全封闭的密封腔体，将组合定子、永磁励磁机定子、永磁主发电机转子、补偿发电机转子、永磁励磁机电枢转子均安置在全封闭空间内，而且定子冲片外圆均向内冲压多个第一通风孔槽后与内风扇形成内散热风路通道，该结构由单独的内散热风路通道对全封闭空间进行散热，可及时有效的将转子的热量散发出去，该设计可使转子发热量很小，且因有补偿励磁环节，可使发电机的电压可调、可控，达到了发电机供电品质好及能满足用户供电要求；同时，旋转AVR、电压信号旋转传感器和外风扇的外置的外风路设计、特殊的定子冲片的通风孔槽的设计及整机的合理风路设计，可实现发电机的全封闭化设计。本发明中内外双风路散热的设计，使得本发电机具有以下特占-
^ \\\.1)定、转子温升较低，很好地实现了小容量无刷同步发电机的低速化、全封闭化；
2)电气性能好，稳态电压调整率<±2.5%，波形畸变率< 5%;
3)效率高，比同容量电励磁发电机高5?8%;
4)旋转AVR被置于密封腔体外，维修更换方便；
5)体积小、重量轻、可靠性好。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明的低速全封闭式双永磁单相无刷同步发电机的结构示意图；
图2为本发明的电气原理图；
图3为本发明中定子冲片的结构图；
图4为传统发电机定子冲片的结构图；
图5为本发明中2P = 8的补偿发电机转子的结构图；
图6为本发明中2P = 8的永磁主发电机转子的结构图。
[0016]主要元件符号说明如下:
10、机壳11、转轴
12、外风路容纳腔体13、密封腔体
14、组合定子15、永磁励磁机定子
16、永磁主发电机转子17、补偿发电机转子
18、永磁励磁机电枢转子 19、内风扇
20 J^Ravr21、电压信号旋转传感器
22、外风扇23、外风扇罩
131、机座132、前端盖 133、后端盖134、前轴承
135、后轴承141、定子冲片
161、转子片162、轴心
163、N极磁钢164、S极磁钢
171、转子冲片1411、第一通风孔槽
1412、定子隔片1711、凸齿
1712、通风道1713、挡片
1714、第二通风孔槽1715、散热通孔
【具体实施方式】
[0017]为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。
[0018]请参阅图1-2，本发明的低速全封闭式双永磁单相无刷同步发电机，包括在机壳10内围合而成的全封闭的密封腔体13和在机壳10外围合而成的外风路容纳腔体12，转轴11置于密封腔体13内且其两端延伸出机壳10的两端外；
密封腔体13内安置有主发电机与补偿发电机的组合定子14、永磁励磁机定子15、永磁主发电机转子16、补偿发电机转子17、永磁励磁机电枢转子18和内风扇19,永磁主发电机转子16、补偿发电机转子17设置在组合定子14的下端,永磁励磁机定子15与永磁励磁机电枢转子18连接；组合定子14和永磁励磁机定子15的定子冲片外圆均向内冲压多个第一通风孔槽后与内风扇形成内散热风路通道；每相邻两个第一通风孔槽之间形成定子绕线的定子隔片；每个定子隔片的两侧成内凹结构分布；
外风路容纳腔体12安置有旋转AVR20、电压信号旋转传感器21和外风扇22，且旋转AVR20和电压信号旋转传感器21均置于外风扇22的下方；外风扇22形成该发电机的外风道，由该外风道对旋转AVR20、电压信号旋转传感器21工作产生的热量进行散发；
永磁励磁机电枢转子18依次通过旋转AVR20和补偿发电机转子17与永磁主发电机转子16电连接；
该发电机还包括外风扇罩23,外风扇罩23与机壳10固定连接后围合成该外风路容纳腔体12。
[0019]如图2所示，组合定子14的定子冲片141外圆均向内冲压多个第一通风孔槽1411后与内风扇19结合形成内散热风路通道，可对全封闭式的密封腔体内转子的热量进行散发；为了满足全封闭发电机内风路的需要，将本发电机中定子的定子冲片设计为一外圆带通风孔槽的特殊结构；图4为传统发电机的定子冲片图，其外圆上无通风孔槽。每个定子隔片1412的两侧成内凹结构分布，该定子隔片1412的绕组采用F级绝缘。
[0020]相较于现有技术的情况，本发明提供的低速全封闭式双永磁单相无刷同步发电机，发电机设计成外风路容纳腔体12和全封闭的密封腔体13，将组合定子14、永磁励磁机定子15、永磁主发电机转子16、补偿发电机转子17、永磁励磁机电枢转子18均安置在全封闭空间内，而且定子冲片外圆均向内冲压多个第一通风孔槽后与内风扇19形成内散热风路通道，该结构由单独的内散热风路通道对全封闭空间进行散热，可及时有效的将转子的热量散发出去，该设计可使转子发热量很小，且因有补偿励磁环节，可使发电机的电压可调、可控，达到了发电机供电品质好及能满足用户供电要求；同时，旋转AVR、电压信号旋转传感器和外风扇的外置的外风路设计、特殊的定子冲片的通风孔槽的设计及整机的合理风路设计，可实现发电机的全封闭化设计。本发明中内外双风路散热的设计，使得本发电机具有以下特点:
1)定、转子温升较低，很好地实现了小容量无刷同步发电机的低速化、全封闭化；
2)电气性能好，稳态电压调整率<±2.5%，波形畸变率< 5%;
3)效率高，比同容量电励磁发电机高5?8%;
4)旋转AVR被置于密封腔体外，维修更换方便；
5)体积小、重量轻、可靠性好。
[0021]请进一步参阅图5，补偿发电机转子17的转子冲片171的外圆周分布有偶数个凸齿1711，且每相邻两个凸齿1711之间形成通风道1712。该通风道1712的设计，将转子自身设计成具有散热结构的形式，由通风道1712对该补偿发电机转子17的热量进行散发，进一步增大了内风路的散热面积。每个凸齿1711的顶端冲压有大于凸齿1711的底端的弧形状挡片1712，且挡片1712的边缘处均匀冲压有多个第二通风孔槽1714，转子冲片171上沿着转轴11的轴心的外围上均匀设有多个散热通孔1715。散热通孔1715、第二通风孔槽1714进一步增大了散热面积。且挡片1712的设计，加大了该转子的强度，使得该转子在转动过程中不易产生易碎折断等现象。
[0022]请进一步参阅图1，该机壳10内的密封腔体13由依次相连的机座131、前端盖132、转轴11和后端盖133围合而成。当然，本案中并不局限于密封腔体13的具体结构，只要是能实现将组合定子14、永磁励磁机定子15、永磁主发电机转子16、补偿发电机转子17、永磁励磁机电枢转子18安置在全封闭的密封腔体13内的实施方式，均属于对本案的简答变形或变换，落入本案的保护范围内。
[0023]在本实施例中，永磁主发电机转子16由一片转子片161 —体成型而成,该转子片161中心设有转轴11的轴心162，且该转子上设有偶数个磁极孔，且每个磁极孔上均嵌设有磁钢，且相邻两个磁钢的极性相反,两个磁钢为N极磁钢163和S极磁钢164，N极磁钢163和S极磁钢164的形状完全相同，这样就起到了发电机转子的作用。且一体成型的结构使得转子不易产生易碎折断的现象。
[0024]在本实施例中，前端盖132和后端盖133均由钢铁材料制成，机座131由铝质材料制成，永磁主发电机转子16由150°C的钕铁硼制成，永磁励磁机定子15由120°C的钕铁硼制成，补偿发电机转子17绕组采用H级绝缘；定子与机座采用热套工艺。
[0025]本发明的工作原理为:发电机在原动机拖动下，达到额定转速左右时，永磁主发电机发出超过额定电压的空载电压，永磁励磁机也发出供励磁用的励磁电压，旋转AVR通过信号旋转传感器受到发电机空载电压高于额定电压(或其他整定电压)后，将调节供给给补偿发电机的励磁电流，使得发电机的电压回到额定电压(或其他整定电压)，调解发电机的电位器，可以将发电机端电压整定在所需要的额定电压(或其他整定电压)的位置上。当发电机加上负载后，旋转AVR感受到加负载后的电压的变化并将调节供给给补偿发电机的励磁电流，使端电压回到额定电压(或其他整定电压)附近，维持端电压不变，达到恒定发电机电压的目的。
[0026]通过本发明的结构，制备的发电机，以单相12KW?8P为例，其额定参数如下:
额定功率:12KW额定频率:60HZ 额定电压:220V极数:2P = 8
功率因数:0.9 (滞后)额定转速:900r/min
额定电流:60.6A绝缘等级:F/H=定/转
相数:单相电压调整率:±2.5%
从上述数据，肯看出该结构设计的发电机效率高、电性能稳定、稳态电压调整率适中。
[0027]本发明由于采用了双永磁的混合励磁技术，可实现小容量无刷同步发电机的低速化；双永磁的混合励磁技术，可使转子发热量很小，且因有补偿励磁环节，可使发电机的电压可调、可控，发电机供电品质好，能满足用户供电要求；又采用了特殊的定子冲片结构设计及整机的合理风路设计，可实现发电机的全封闭化。
[0028]以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种低速全封闭式双永磁单相无刷同步发电机，其特征在于，包括在机壳内围合而成的全封闭的密封腔体和在机壳外围合而成的外风路容纳腔体，所述转轴置于密封腔体内且其两端延伸出机壳的两端外； 所述密封腔体内安置有主发电机与补偿发电机的组合定子、永磁励磁机定子、永磁主发电机转子、补偿发电机转子、永磁励磁机电枢转子和内风扇，所述永磁主发电机转子、补偿发电机转子设置在组合定子的下端，所述永磁励磁机定子与永磁励磁机电枢转子连接；所述组合定子和永磁励磁机定子的定子冲片外圆均向内冲压多个第一通风孔槽后与内风扇形成内散热风路通道；每相邻两个第一通风孔槽之间形成定子绕线的定子隔片； 所述外风路容纳腔体安置有旋转AVR、电压信号旋转传感器和外风扇，且旋转AVR和电压信号旋转传感器均置于外风扇的下方； 所述永磁励磁机电枢转子依次通过旋转AVR和补偿发电机转子与永磁主发电机转子电连接。
2.根据权利要求1所述的低速全封闭式双永磁单相无刷同步发电机，其特征在于，所述补偿发电机转子的转子冲片的外圆周分布有偶数个凸齿，且每相邻两个凸齿之间形成通风道。
3.根据权利要求2所述的低速全封闭式双永磁单相无刷同步发电机，其特征在于，每个凸齿的顶端冲压有大于凸齿的底端的弧形状挡片，且挡片的边缘处均匀冲压有多个第二通风孔槽。
4.根据权利要求1所述的低速全封闭式双永磁单相无刷同步发电机，其特征在于，该机壳的密封腔体由依次相连的机座、前端盖、转轴和后端盖围合而成。
5.根据权利要求2所述的低速全封闭式双永磁单相无刷同步发电机，其特征在于，所述转子冲片上沿着转轴的轴心的外围上均匀设有多个散热通孔。
6.根据权利要求1所述的低速全封闭式双永磁单相无刷同步发电机，其特征在于，每个定子隔片的两侧成内凹结构分布。
7.根据权利要求1所述的低速全封闭式双永磁单相无刷同步发电机，其特征在于，所述永磁主发电机转子由一片转子片一体成型而成，该转子片中心设有转轴的轴心，且该转子上设有偶数个磁极孔，且每个磁极孔上均嵌设有磁钢，且相邻两个磁钢的极性相反。
8.根据权利要求1所述的低速全封闭式双永磁单相无刷同步发电机，其特征在于，该发电机还包括外风扇罩，所述外风扇罩与机壳固定连接后围合成该外风路容纳腔体。
9.根据权利要求4所述的低速全封闭式双永磁单相无刷同步发电机，其特征在于，所述前端盖和后端盖均由钢铁材料制成，所述机座由铝质材料制成，所述永磁主发电机转子由150°C的钕铁硼制成，所述永磁励磁机定子由120°C的钕铁硼制成。
【文档编号】H02K5/20GK104377930SQ201410671161
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月21日 优先权日:2014年11月21日
【发明者】梅昆, 张光荣, 蒋仁杰, 梁田中, 梁海运 申请人:深圳市安托山特种机械有限公司